一种间接矩阵变换器的空间矢量调制方法技术

本发明专利技术提供一种间接矩阵变换器的空间矢量调制方法，包括：确定逆变级的零矢量的第一占空比，在调制周期内选取若干调转时段，若干调转时段的总时长为第一占空比与调制周期的乘积，将每一调转时段的起始时刻作为对整流级和逆变级在每一调转时段的开关状态的调制时刻，在每一调转时段的起始时刻，将整流级的所有开关为调整为断开，并保持逆变级的所有开关状态不变；即在对间接矩阵变换器的调制过程中，在原本需要向逆变级引入零矢量的时段内，将整流级的所有开关断开来实现向逆变级引入零矢量，而逆变级在这些时段的起始时刻无需调整开关状态，从而在减小了共模电流的基础上减少了逆变级的开关的动作的次数，减小了系统的损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种间接矩阵变换器的空间矢量调制方法
本专利技术涉及电力电子
，更具体地，涉及一种间接矩阵变换器的空间矢量调制方法。
技术介绍
间接矩阵变换器是近十年来电力电子领域的研究热点，它具有很多优良的特性，例如能量可以双向流通、输入输出电流可为正弦、输入功率因数可控，且无需中间大容量的储能环节等。此外，间接矩阵变换器还克服了传统矩阵变换器换流控制复杂等不足，因而在电机驱动、风力发电等领域有着广泛的应用。然而，矩阵变换器在工作时，会在电机负载中性点产生高频、高du/dt的共模电压。该共模电压激励系统中杂散电感和耦合电容，产生较大的共模电流，对周围设备产生电磁干扰。同时共模电流还会导致电机轴承腐蚀损坏，影响电机的寿命。目前减小间接矩阵变换器共模电流一般是通过抑制共模电压来实现，一是灵活调整逆变级的开关状态来实现零矢量，以抑制共模电压，二是通过两个有效矢量来实现零矢量，以抑制共模电压，但是这两种方法会导致逆变级的开关动作次数过多，导致系统损耗增加。
技术实现思路
为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本专利技术提供一种间接矩阵变换器的空间矢量调制方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种间接矩阵变换器的空间矢量调制方法，包括：确定逆变级的零矢量的第一占空比；在调制周期内选取若干调转时段，其中，若干调转时段的总时长为第一占空比与调制周期的乘积；将每一调转时段的起始时刻作为对整流级和逆变级在每一调转时段的开关状态的调制时刻，在每一调转时段的起始时刻，将整流级的所有开关为调整为断开，并保持逆变级的所有开关状态不变。其中，确定逆变级的零矢量的第一占空比，包括：对于对整流级进行调制的第一有效电流矢量和第二有效电流矢量，确定第一有效电流矢量的第二占空比，确定第二有效电流矢量的第三占空比；对于对逆变级进行调制的第一有效电压矢量和第二有效电压矢量，确定第一有效电压矢量的第四占空比，确定第二有效电压矢量第五占空比；根据第二占空比、第三占空比、第四占空比和第五占空比，确定第一占空比。其中，确定整流级的有效矢量的第二占空比和第三占空比，包括：基于电流空间矢量调制方法，确定第二占空比和第三占空比，第二占空比和第三占空比的表达式为：上式中，mi为整流级的调制系数，取值范围为0～1，k为参考输入电流矢量所在的扇区，为第一有效电流矢量与参考输入电流矢量的夹角。其中，确定逆变级的有效矢量的第四占空比和第五占空比，包括：基于电压空间矢量调制方法，确定第四占空比和第五占空比，第四占空比和第五占空比的表达式为：上式中，mv为逆变级的调制系数，取值范围为0～1，n为参考输出电压矢量所在的扇区，θo为第一有效电压矢量与参考输出电压矢量的夹角。其中，第一占空比的表达式为：d0＝1-diαdvx-diαdvy-diβdvx-diβdvy；上式中，diα为第二占空比，diβ为第三占空比，dvx为第四占空比，dvy为第五占空比。其中，在调制周期内选取若干调转时段，包括：选取调制周期内第一个调制时序对应的时段作为第一调转时段，选取调制周期内整流级的任一开关状态发生第二次改变后的调制时序对应的时段作为第二调转时段,选取调制周期内最后一个调制时序对应的时段作为第三调转时段。其中，第一调转时段的时长为第一占空比与调制周期的乘积的四分之一，第二调转时段的时长为第一占空比与调制周期的乘积的二分之一，第三调转时段的时长为第一占空比与调制周期的乘积的四分之一。本专利技术的又一方面，提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，该计算机程序包括程序指令，当该程序指令被计算机执行时，使计算机执行上述的方法。本专利技术的又一方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机程序，该计算机程序使计算机执行上述的方法。本专利技术提供的一种间接矩阵变换器的空间矢量调制方法，包括：确定逆变级的零矢量的第一占空比，在调制周期内选取若干调转时段，其中，若干调转时段的总时长为第一占空比与调制周期的乘积，将每一调转时段的起始时刻作为对整流级和逆变级在每一调转时段的开关状态的调制时刻，在每一调转时段的起始时刻，将整流级的所有开关为调整为断开，并保持逆变级的所有开关状态不变；在对间接矩阵变换器的调制过程中，在原本需要向逆变级引入零矢量的时段内，将整流级的所有开关断开来实现向逆变级引入零矢量，以抑制共模电压来减小共模电流，而逆变级在这些时段内的开关状态可保持与这些时段的前一时序对应的时段的开关状态一致，即逆变级在这些时段的起始时刻无需调整开关状态，从而在减小了共模电流的基础上减少了逆变级的开关的动作的次数，减小了系统的损耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本专利技术实施例的间接矩阵变换器的空间矢量调制方法的流程图；图2为根据本专利技术实施例的间接矩阵变换器的拓扑结构图；图3为根据本专利技术实施例的间接矩阵变换器的空间矢量调制方法的整流级和逆变级的调制示意图；图4为根据本专利技术实施例的每一调制周期内整流级和逆变级的开关状态的调制时序图；图5为根据本专利技术实施例的间接矩阵变换器与电机系统的等效共模电路图；图6为传统的空间矢量调制方法的实验波形图；图7为根据本专利技术实施例的间接矩阵变换器的空间矢量调制方法的实验波形图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的一个实施例中，参考图1，提供一种间接矩阵变换器的空间矢量调制方法，包括：S11，确定逆变级的零矢量的第一占空比；S12，在调制周期内选取若干调转时段，其中，若干调转时段的总时长为第一占空比与调制周期的乘积；S13，将每一调转时段的起始时刻作为对整流级和逆变级在每一调转时段的开关状态的调制时刻，在每一调转时段的起始时刻，将整流级的所有开关为调整为断开，并保持逆变级的所有开关状态不变。具体的，参考图2，图2为间接矩阵变换器的拓扑结构图，总体上分为整流级、逆变级；整流级电路包括输入滤波电感1(如图2中的Lf)、输入滤波电容2(如图2中的Cf)、6个双向开关3(如图2中的S1～S6)；逆变级为由6个IGBT的Sup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swn组成的三相桥式逆变器4；整流级的交流侧与三相输入电源5相接，整流级直流侧pn与逆变级的直流侧pn对接，逆变级的交流侧与三相电机负载6(如图2中的M)相接，实现对电机的驱动。在对间接矩阵变换器的调制过程中，在整流级共有6个开关，可通过6个开关的开关状态控制有效电流矢量，以此实现对整流级的调制，整流级的开关与整流级的有效电流矢量之间的对应关系如表1所示，其中“1”表示导通，“0”表示断开。在逆变级有6个IGBT，将三个桥臂的开关状态分别按照A、B、C相的顺序写成一个序列，则可用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种间接矩阵变换器的空间矢量调制方法，其特征在于，包括：确定逆变级的零矢量的第一占空比；在调制周期内选取若干调转时段，其中，若干调转时段的总时长为所述第一占空比与所述调制周期的乘积；将每一调转时段的起始时刻作为对整流级和所述逆变级在每一调转时段的开关状态的调制时刻，在每一调转时段的起始时刻，将所述整流级的所有开关为调整为断开，并保持所述逆变级的所有开关状态不变。

【技术特征摘要】
1.一种间接矩阵变换器的空间矢量调制方法，其特征在于，包括：确定逆变级的零矢量的第一占空比；在调制周期内选取若干调转时段，其中，若干调转时段的总时长为所述第一占空比与所述调制周期的乘积；将每一调转时段的起始时刻作为对整流级和所述逆变级在每一调转时段的开关状态的调制时刻，在每一调转时段的起始时刻，将所述整流级的所有开关为调整为断开，并保持所述逆变级的所有开关状态不变。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定逆变级的零矢量的第一占空比，包括：对于对所述整流级进行调制的第一有效电流矢量和第二有效电流矢量，确定所述第一有效电流矢量的第二占空比，确定所述第二有效电流矢量的第三占空比；对于对所述逆变级进行调制的第一有效电压矢量和第二有效电压矢量，确定所述第一有效电压矢量的第四占空比，确定所述第二有效电压矢量第五占空比；根据所述第二占空比、所述第三占空比、所述第四占空比和所述第五占空比，确定所述第一占空比。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述整流级的有效矢量的第二占空比和第三占空比，包括：基于电流空间矢量调制方法，确定所述第二占空比和所述第三占空比，所述第二占空比和所述第三占空比的表达式为：其中，mi为整流级的调制系数，取值范围为0～1，k为参考输入电流矢量所在的扇区，为第一有效电流矢量与参考输入电流矢量的夹角。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述逆变级的有效矢量的第四占空比和第五占空比，包括：基于电压空间矢量调制方法，确定所述第四占空比和所述第五占空比，所述第四占空比和所述第五占空比的表达式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：孙尧，谢诗铭，粟梅，林建亨，熊文静，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43